Riciclare le mascherine spruzzando alcool? Meglio di no.

Non funziona sempre. Dipende dal tipo di mascherina. A volte potrebbe rovinarla e sarebbero forse indicati altri metodi.

Di Dario Faccini

Si ringrazia il team di revisione per i suggerimenti e Claudio Della Volpe per le importanti precisazioni.

 

Con la penuria globale di mascherine nell’emergenza Covid19 sembra ragionevole provare a riutilizzarle dopo averle sanitizzate.

Sta girando sui social un documento interno dello Stabilimento Chimico Farmaceutico Militare che propone un metodo per sanificare le mascherine facciali usate, spruzzandole con una soluzione idroalcolica al 70%.

La notizia viene riportata anche da vari siti (es. il sito della Confindustria di Chieri-Pescara, il comune di Sassari) senza specificare che c’è stata una precisazione importante dallo stesso Stabilimento Chimico Farmaceutico[1] che dovrebbe consigliare l’unico messaggio sensato:

NON PROVATE A FARLO A CASA!

Qual’è la precisazione? Semplicemente che non si sa se il metodo garantisce il loro reimpiego. In pratica è solo una proposta che lo Stabilimento Militare sta provando.

Non solo. Studiando le pubblicazioni scientifiche sull’argomento[2] (non sono molte), ci sono forti dubbi che un tale trattamento possa funzionare per ogni tipo di mascherina, perché per alcune riduce l’efficacia protettiva.

Ma andiamo per ordine.

COME FUNZIONA UNA MASCHERINA?

Per capire perché l’alcool potrebbe a volte danneggiare le mascherine c’è prima da capire come funzionano.

Le mascherine differiscono per campi di applicazione, tecnologie di costruzione e efficacia di protezione. Per questo è difficile pensare ad un sistema di sanitizzazione che vada bene per tutte. Un prima differenza è quella in Figura 1, tra mascherina chirurgica e respiratori (useremo il termine “mascherina” per indicarli entrambi). Inoltre tutte sono pensate per essere usa e getta e tutte le organizzazioni affermano che dopo un turno di lavoro vanno cambiate.

 

Un prima differenza è tra la mascherina chirurgica (a sinistra) e il respiratore, più performante (a destra) sia come efficacia del filtro, sia come tenuta alle infiltrazioni.

 

Potremmo pensare che una mascherina funzioni semplicemente come un setaccio, trattenendo le particelle microscopiche più grandi e lasciando passare le più piccole. Invece no, funziona in un modo completamente diverso.

Semplificando adotta due strategie:

  • meccanica, che sfrutta un percorso tortuoso dell’aria nel filtro per sfruttare due principi; l’impatto inerziale, efficace per le particelle più grandi sopra 1um che hanno abbastanza inerzia per non riuscire a seguire il flusso dell’aria e ad aggirare le fibre del filtro, finendo con colliderci e rimanere intrappolate; la diffusione, efficace per le particelle più piccole sotto 0,1um che sono influenzate dal moto browniano delle molecole del gas e quindi seguono percorsi tortuosi aumentando così la possibilità che collidano contro le fibre;
  • elettrica, in aggiunta alla  meccanica, sfrutta l’attrazione elettrostatica di un elettrete, una sorta di condensatore che crea nel filtro un forte campo elettrico permanente in grado di catturare le particelle caricate sia positivamente che negativamente;

 

La tecnologia ad elettrete ha diversi vantaggi[3] ma non è diffusa in Europa e in Corea[4] per i respiratori che dovrebbero essere indossati dal personale sanitario, FFP2 e FFP3, perché, per essere certificati, si utilizzano nei test aerosol in cui sono presenti anche particelle d’olio (senza una carica elettrica), una situazione in cui l’elettrete non è efficace [5]. In Cina, in Australia, in Giappone, negli USA le normative sono diverse e lo standard per il personale medico[6] è l’N95(o un equivalente), dove la N sta per “no oil resistance” e il 95% è l’efficacia di protezione. La tecnologia ad elettrete è quindi usata anche nei respiratori usati dai sanitari oltre che nelle semplici mascherine chirurgiche [5] [7].

 

ALCOOL? O TRATTAMENTo TERMICO? DIPENDE

In Cina, dove ricordiamo di fatto quasi tutte le mascherine ormai hanno questo filtro elettrostatico, si sono già posti da tempo il problema di sanitizzarle in situazioni emergenza.

Hanno scoperto che per le mascherine ad elettrete:

  • se si usa l’alcool (immersione in soluzione 70% per 10 minuti e successiva asciugatura), una mascherina N95 passa dal 95% di efficienza al 60%;  stesso discorso dicasi per la candeggina che passa all’80%; il problema sembra risiedere nella conduzione di cariche elettriche dovute a questi trattamenti che riduce la differenza di potenziale dell’elettrete, di fatto “scaricandolo”[8];
  • un’alternativa sembra essere il trattamento termico. In particolare a 70° per 30 minuti (es. nel forno, non ventilato, avvolta nella carta), uno studio ha dimostrato sia l’inattivazione di particelle virali di H1N1 (scelto per le analogie al SAR-CoV-2) sia la mantenuta efficienza di filtrazione [8][9]; ma uno studio, neppure tradotto in inglese, è un po’ poco per concludere che sia un buon metodo, anche se ci sono altri indizi che possa funzionare;

E se la mascherina è un respiratore FFP2 o FFP3 europeo e quindi non ha l’elettrete?

In mancanza dell’elettrete il filtro deve sfruttare molto di più l’impatto inerziale e la diffusione, quindi deve avere una trama di nanofibre di polimeri di solito prodotta con una tecnologia di melt blown che la rende piuttosto suscettibile ai trattamenti termici. Uno studio pilota pubblicato in Olanda qualche giorno fa, per sanitizzare le mascherine, pur essendo limitato, ha dimostrato che [10]:

  • un trattamento termico a 60° per 12 minuti su un respiratore FFP2 (senza quindi elettrete) ne degrada irrimediabilmente l’efficacia (il fit test passa da 160 a 60);
  • invece una sterilizzazione a bassa pressione con perossido di idrogeno vaporizzato su un respiratore FFP2 può essere ripetuta sino a 2 volte mantenendo una buona efficacia;

Lo studio è stato effettuato con una sola tipologia di mascherina (8822 della 3M) e andrebbe ripetuto su più modelli di marche diverse.

CONCLUSIONI

La prima cosa che possiamo concludere è che ci sono poche certezze. Sembrerebbe che le maschere certificate solo N95 ma non FFP2, se dotate di filtro a elettrete, possano essere sanificate con trattamento termico ma non con alcool.

Viceversa le maschere FFP2 o FFP3 sembra che sia meglio sanificarle con perossido di idrogeno e, forse, con alcool come consigliato dallo Stabilimento Chimico Farmaceutico Militare. Di certo non con un trattamento termico che ne fa crollare l’efficacia.

Nel mondo si stanno provando anche altri metodi, come l’impiego di UV e ozono.

Ma ancora non ci sono procedure consolidate: il problema è allo studio.

Adottiamo la dovuta cautela.

L’autore sarà grato per eventuali segnalazioni di precisazione al testo.

 

 

NOTE

[1]Anche alcuni quotidiani che riportano invece la precisazione (Es. Il Giornale, Il Secolo d’Italia) non ne danno comunque abbastanza enfasi.

[2] Si veda questa bibliografia e questo test svolto di recente in ospedali tedeschi.

[3] Si veda ad esempio questo studio: l’elettrete permette una buona capacità di protezione con una minore resistenza al passaggio dell’aria e una migliore dispersione di calore dal volto;

[4] Ad es. si veda l’applicazione di questa tecnologia in un catalogo di un noto produttore.

[5] Un rapido confronto tra i diversi standard è possibile trovarlo sul sito di un famoso produttore di mascherine. Un’altra fonte in qui i vari standard di protezione contro il coronavirus sono spiegati è questa sintesi.

[6] Si veda ad esempio il CDC americano quando afferma:

What is a Surgical N95 respirator and who needs to wear it?

A surgical N95 (also referred as a medical respirator) is recommended only for use by healthcare personnel (HCP) who need protection from both airborne and fluid hazards (e.g., splashes, sprays). These respirators are not used or needed outside of healthcare settings. In times of shortage, only HCP who are working in a sterile field or who may be exposed to high velocity splashes, sprays, or splatters of blood or body fluids should wear these respirators, such as in operative or procedural settings. Most HCP caring for confirmed or suspected COVID-19 patients should not need to use surgical N95 respirators and can use standard N95 respirators.

If a surgical N95 is not available for use in operative or procedural settings, then an unvalved N95 respirator may be used with a faceshield to help block high velocity streams of blood and body fluids.

[7] Nella descrizione di un processo di fabbricazione di una mascherina ad elettrete in Cina si legge che:

he first four are all physical factors, that is, the non-woven fabric produced by melt blown method has the natural characteristics, with the filterability of about 35%; this is not up to the requirements of medical masks, we need to carry out electret treatment on the materials, make the fibers charged, and use static electricity to capture the AIR-SOLUBLE glue where the new crown virus is located

Più avanti è indicato il processo di fabbricazione di una mascherina ad elettrete dove ci sono due fasi importanti:

  1. il trattamento a elettrete, in cui le fibre del filtro vengono caricate elettricamente in modo permanente (si pensi all’analogia di un magnete permanente, ma con un campo elettrico), ciò permetterà di intrappolare per adsorbimento elettrostatico le goccioline su cui viene veicolato trova il virus;
  2. la sterilizzazione finale della mascherina avviene con ossido di etilene un prodotto tossico e cancerogeno che non altera la carica elettrostatica della mascherina, ma che ha bisogno di una settimana per disperdersi;

[8] Uno studio pubblicato su PLOS ONE nel 2017 ha mostrato gli effetti di un’immersione per 10 minuti in soluzione alcolica al 70% per tre tipologie di maschere a elettrete(da quelle chirurgiche usate per i malati, alle N95 usate dal personale sanitario). Sono state effettuate prove per valutare l’efficacia nel fermare il particolato, sia prima, sia dopo il trattamento con alcool. Gli autori dello studio scrivono che:

il trattamento dei campioni con etanolo[alcool NdT], candeggina o isopropanolo ha aumentato la penetrazione delle particelle […] i metodi chimici che coinvolgono l’immersione in un liquido, etanolo, isopropanolo o candeggina, influenzano la penetrazione delle particelle attraverso le maschere a elettrete, probabilmente perché l’alcool e la candeggina eliminano le cariche elettrostatiche sui filtri

La conduzione delle cariche elettrostatiche tra le due superfici cariche dell’elettrete della maschera di fatto “scarica” il campo elettrico e compromette la capacità di arresto delle particelle più grandi. Questo è dovuto al fatto che se diminuisce la forza elettrostatica del filtro, le particelle con maggiore quantità di moto (a parità di velocità con cui si muovono, quindi le particelle a maggiore massa) riescono a passare la barriera elettrostatica senza rimanere intrappolate, mentre per quelle piccole può essere ancora sufficente .Nella Figura 1 si può osservare come anche in una maschera N95 che prima del trattamento con alcool è perfettamente funzionante (la curva nera in basso non supera mai il 5% della penetrazione dell’aerosol), dopo il trattamento vede la sua efficienza passare dal 95% al 60%.

Figura 1: Penetrazione delle particelle attraverso i campioni delle maschere (Spunlace=una tipologia di maschera a tessuto non tessuto; Gauze=maschera a doppio strato elettrete; N95 = modello 8210 della 3M) prima e dopo la decontaminazione con etanolo. Fonte: Tzu-Hsien Lin,Chih-Chieh Chen et al 2017.

 

[9] Sempre nello studio già citato al punto [8]sono stati testati altri due metodi:

  • Calore umido in autoclave a 121°C per 15 minuti
  • Calore secco con cuociriso tradizionale (in Asia) a 149-164°C per 3 minuti

Va detto subito che il tessuto del filtro si è raggrinzito e che le parti in gomma/plastiche dei lacci e dei bordi non sono state testate perché non avrebbero resistito. Ma la capacità filtrante è rimasta piuttosto alta con il cuociriso per tutte e tre le tipologie di maschere, mentre la maschera N95 ha tenuto bene anche in autoclave (le altre due tipologie di maschere molto meno).

Sembra quindi che i processi di decontaminazione fisici siano da preferire a quelli chimici.

Un altro studio cinese del febbraio di quest’anno, in piena emergenza Covid19, ha messo a confronto due metodologie di trattamento termico fai-da-te:

  • trattamento in forno a 56°C per 30 minuti (mascherina messa su un foglio di carta da forno, dentro ad un contenitore di alluminio, ricoperto);
  • trattamento con asciugacapelli da 1400W 50Hz a distanza di 10-20 cm (dopo aver sigillato la mascherina in una bustina per congelati per evitare la dispersione delle particelle virali) per 30 minuti, la temperatura raggiunta è di 70°C,

In entrambi i casi le mascherine sono state spruzzate con una soluzione contenente particelle virali del ceppo dell’influenza  H1N1 A (scelto per le caratteristiche simili al SARS-CoV-2) per valutare l’efficacia della sanitizzazione, oltre che quella di filtrazione post trattamento. Purtroppo lo studio è in cinese, ma si trova una trascrizione non ufficiale dei risultati.

Come ci si attendeva, entrambi i trattamenti hanno mantenuto la capacità di filtrazione delle mascherine sopra il 95%. Per quanto riguarda l’efficacia di sanitizzazione solo il trattamento a 70°C con l’asciugacapelli è stato in grado di inattivare il virus.

Un sito medico cinese  sintetizza così la questione di come sanitizzare le mascherine:

Pertanto, la singola sterilizzazione con calore secco (riscaldamento a 70°C per 30 minuti [anche ottenuto in un forno da cucina]) può inattivare efficacemente il virus senza influire sulla funzione protettiva della maschera. Tuttavia, non è chiaro se la sterilizzazione ripetuta più volte influisca sull’effetto protettivo della maschera.

[10] Nello studio Pilota Olandese si mettono a confronto 5 metodi di sterilizzazione valutando poi eventuali deformazioni nella maschera e facendo un test di tenuta per valutare l’efficienza protettiva residua (fit test). Tutti i metodi di sterilizzazione sono stati reputati in grado, da letteratura, di inattivare completamente il virus, quindi non la sicurezza biologica non è stata valutata.

Le prove di sterilizzazione sono state svolte su un respiratore 3M FFP2 8822 che NON ha l’elettrete.

Tutti i trattamenti termici rendono inutilizzabili la maschera tranne il trattamento termico a 60° che però fa scendere il fit test da 162 a 60, un crollo.

Più interessante i risultati della sterilizzazione mediante perossido di idrogeno, che sembra possa essere ripetuta al massimo due volte senza compromettere l’efficacia.

 

 

 

 

 

Fai clic per accedere a 3m-disposable-respirator-1870-technical-data-sheet.pdf

2 risposte a “Riciclare le mascherine spruzzando alcool? Meglio di no.

  1. Non viene trattata la sterilizzazione con radiazioni ionizzanti (gamma) molto usata per dispositivi medici, cosmetici ecc. e con due aziende in Italia GAMMATOM di Guanzate (Co) e GAMMARAD (Bo). Poco costosa e impiegabile su grandi quantitativi di materiale imballato. Se le mascherine in uso in Europa non usano la tecnologia ad elettrete delle N95 per le quali le radiazioni ionizzanti non sono indicata perché “scaricano” i dipoli (vedi riferimento) potrebbe essere oggetto di valutazione. Certamente non per bassi volumi ma nell’ambito di un processo industriale massivo di ritiro e ricondizionamento.

    Rif:
    https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.28.20043471v1.full.pdf+html

  2. Si era parlato anche della possibilità di sterilizzare con gli UV comunque l’unica certezza parche che ancora non ne sappiamo abbastanza per fornire indicazioni certe e credo fortemente che in questo senso dovremmo gettarle dopo poche ore di utilizzo, con l’impatto ambientale che ne consegue.

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